Odpowiedź, której szukasz, składa się z dwóch części:
1) Kontroler sprzętowy
2) System plików
Tak jak powiedziałeś, na HDD (w przeciwieństwie do innych technologii, takich jak dyski SSD), rzeczywiste dane są zapisywane na okrągłych metalowych płytkach jako koncentryczne okrągłe pierścienie z wzorzystym polem magnetycznym. Ponad talerzami, które przechowują te dane, znajduje się głowica zapisująca, która porusza się w celu odczytu i zapisu danych, podobnie jak odtwarzacz płyt winylowych. Talerze, po których się porusza, są przymocowane do silnika elektrycznego, który steruje ich obrotem.
Kontroler sprzętowy działa jako interfejs między systemem operacyjnym a dyskiem twardym. Sterownik może odczytać pozycję głowicy zapisującej, a także obrót talerzy i korzysta z tych informacji, aby zdecydować, jak ustawić głowicę i talerze do odczytu i zapisu. Przetwarza żądania odczytu i zapisu z systemu operacyjnego na sygnały sterujące, które poruszają głowicą zapisującą i obracają talerze, a także konwertuje równoległe dane przychodzące z systemu operacyjnego do pojedynczej linii danych szeregowych. Dzieli również tę linię szeregową i decyduje, w jakiej fizycznej lokalizacji lub sektorze umieścić każdy kawałek i zapisuje te informacje w sposób określony przez system plików.
System plików to specyfikacja sposobu i miejsca przechowywania danych. System operacyjny komputera wie, jak interpretować ten system plików i wykorzystuje tę wiedzę, aby odpowiednio komunikować się ze sterownikiem sprzętowym, w tym przypadku rozkładając okrągłe pierścienie danych na użyteczne segmenty zwane sektorami i informując system plików, gdzie te sektory są fizycznie zlokalizowane. System plików nadaje każdemu sektorowi adres, który jest tylko unikalnym numerem, a ten adres jest tłumaczony przez kontroler sprzętowy na określony obrót talerza i pozycję głowicy czytającej, aby rozpocząć odczyt lub zapis.
Aby uzyskać więcej informacji, pomocne są następujące sekcje artykułów w Wikipedii:
Zobacz wprowadzenie i rozdział 3.1 „Zarządzanie przestrzenią” tutaj:
https://en.wikipedia.org/wiki/File_system
Patrz sekcja 2.1 „Nagrywanie magnetyczne” tutaj:
https://en.wikipedia.org/wiki/Hard_disk_drive#Magnetic_recording